鐵路車站室外給水及消防系統(tǒng)管網結合設計方案

耿一迪

（中國鐵路設計集團有限公司 機械動力與環(huán)境工程設計研究院，天津 300308）

0 引言

鐵路作為國民經濟大動脈，與國民經濟、地方發(fā)展聯(lián)系緊密。我國繼“四縱四橫”高速鐵路網主骨架基本形成后，國家發(fā)展改革委、交通運輸部、中國鐵路總公司于2016年聯(lián)合發(fā)布了《中長期鐵路網規(guī)劃》，勾畫了新時期“八縱八橫”高速鐵路網的宏大藍圖［1］。這一規(guī)劃充分體現我國在鐵路事業(yè)發(fā)展上的決心和信心。

隨著我國高速鐵路建設的持續(xù)發(fā)展，路網規(guī)模不斷擴大，鐵路車站逐步增多、加大［2］。目前，我國已成功建成多個具有世界影響力的超大型高速鐵路樞紐站，取得眾多成果并積累了豐富的經驗［3］。與普通鐵路車站相比，高速鐵路樞紐站用水量大、消防要求高，在鐵路設計中常作為給水站進行設計。隨著鐵路車站的規(guī)模不斷加大，鐵路給水與消防系統(tǒng)的安全性、可靠性要求不斷提高，如何在兼顧實用性與安全性的基礎上，提高工程建設的經濟性，降低運營維管的繁冗度，滿足環(huán)保節(jié)能的要求，也逐漸成為鐵路車站給排水設計中需要考慮的重要因素。

1 鐵路車站室外給水及消防設計

1.1 室外給水系統(tǒng)設計

鐵路車站的給水主要包括車站生活、生產用水以及旅客列車給水。給水系統(tǒng)的選擇應通過技術、經濟比較后綜合考慮確定［4］。隨著民生工程建設力度加大，推進市政給水系統(tǒng)的全面覆蓋，目前鐵路車站大多具備市政自來水作為水源的條件，無需自建水源，因此以鐵路車站具備市政水源為基礎展開討論。

當市政給水能力充足時，宜優(yōu)先采用市政直供水方式向鐵路車站供水；當市政水壓或水量無法滿足鐵路車站用水要求時，鐵路車站采用二次加壓給水系統(tǒng)，在站內設置供水設備及貯配水構筑物［5］。

中小型鐵路車站的給水系統(tǒng)設置相對簡單。以濰萊鐵路昌邑站為例，車站最高用水點所需水壓0.30 MPa，站前廣場市政水壓0.35 MPa，市政給水可滿足車站生產、生活用水需求，車站給水采用市政自來水直供。室外給水干管管徑DN150，支狀布置，不設加壓設施，既滿足車站用水要求，又能降低系統(tǒng)繁雜性，節(jié)省工程建設投資，同時避免因系統(tǒng)繁冗、管道過長、管內長期存水而影響供水水質。

1.2 室外消防系統(tǒng)設計

鐵路工程應同時設計消防、給水系統(tǒng)［6］。當市政給水管網連續(xù)供水時，消防給水系統(tǒng)可采用市政給水管網直接供水［7］。當市政給水條件不滿足鐵路消防要求時，鐵路車站通常采用獨立的消防系統(tǒng)，在站內設置消防泵房及消防水池。鐵路車站室外消防管道環(huán)狀敷設，以提高消防系統(tǒng)的安全性、可靠性［8］。

鐵路室外消防控制點通常為站房、生活綜合樓、倉庫等體積大于50 000 m3的建構筑物，室外消防秒流量40 L/s［7］，室外消防管網應環(huán)狀敷設［6］。同樣以昌邑站為例，站房室外消防秒流量40 L/s，室外消防管道應環(huán)狀敷設。由于市政管道僅可提供1路水源，無法滿足消防管網環(huán)狀敷設要求，因此昌邑站采用獨立消防系統(tǒng)，在站房內設消防泵房及消防水池，消防泵房為站房室內外消防共用，其中設有室外消防泵2套，互為備用，單泵規(guī)格滿足站房室外消防要求，自泵房引出2路揚水管道，向室外環(huán)狀消防管網供水。消防泵自消防水池吸水，市政給水作為水源給消防水池補水，水池容積V=800 m3，滿足站房1次室內、外消防所需最大消防用水量之和。站房室外消防管道管徑DN150，沿站房四周環(huán)狀敷設。

鐵路車站設置的獨立消防系統(tǒng)不與生活給水系統(tǒng)連通，消防系統(tǒng)水池存水量大，除檢修外水池不排空，管道總長度較長，管徑較大，系統(tǒng)內長期大量存水，且流動性差，水質易發(fā)生變化。

1.3 給水及消防合用管網

對于有旅客列車給水要求的鐵路車站，以及有客車整備要求的站、段、所等，需要設置旅客列車給水設施。為保證旅客列車給水系統(tǒng)的安全及可靠性，管道多為環(huán)狀布置［9］。當車站生產生活及旅客列車給水設備秒流量之和與車站室外最大消防秒流量相近、或大于車站室外最大消防秒流量時，鐵路車站室外消防給水管道可與客車給水系統(tǒng)合用管網，以減少管道工程量，節(jié)省工程投資。濟青高鐵濟南東、紅島等站均采用給水及消防合用管網系統(tǒng)。

采用合用管網系統(tǒng)時，為保證給水及消防系統(tǒng)能良好運行并定期維護檢修，對應的運營管理人員需要同時具備給水及消防設施檢修技能及專業(yè)資質，同時運營單位應對維管人員進行合理的權責劃分，避免由于分工模糊導致工作疏漏而影響合用系統(tǒng)的安全性及可靠性。

2 鐵路給水站室外給水及消防設計

鐵路給水站指設有為運輸、生產、生活、消防等供水的設備和配套建（構）筑物的處所［9］。常見的鐵路給水站包括設有旅客列車給水設備和配套設施的車站、動車段（所）、鐵路物流中心等。鐵路給水站給水與消防系統(tǒng)的設計，根據車站布置形式、占地規(guī)模、管理模式等因素的不同，可設計為合用管網系統(tǒng)或獨立管網系統(tǒng)。

2.1 合用管網系統(tǒng)

2.1.1 市政直供水

合用管網系統(tǒng)的鐵路給水站，當市政給水壓力、流量可滿足車站用水及室外消防要求，并能提供2路穩(wěn)定給水的水源時，車站從市政管網接引2路水源，在站內形成環(huán)狀給水管網，管網兼具消防給水及生活給水功能。合用管網系統(tǒng)布置形式見圖1。

圖1 合用管網系統(tǒng)布置形式（市政直供）

采用市政直供水的鐵路給水站，要求市政給水連續(xù)穩(wěn)定，給水秒流量不小于車站室外最大消防秒流量，給水壓力滿足車站最不利消防點所需的消防水頭。同時，用作2路消防給水的市政水源，應接自市政環(huán)狀給水管網，或2條不同的市政給水干管［7］，不應接自同一條支狀市政管道，以此來保證車站消防的可靠性。

采用市政直供水的合用管網系統(tǒng)，站內管網與市政管網充分銜接，條件允許時，可考慮將站內管網的維護管理工作社會化，定期引入或委托社會資源進行檢修保養(yǎng)，以減輕運營單位的管理壓力。

2.1.2 二次加壓給水

多數情況下，由于鐵路給水站距離市中心較遠，車站周邊市政配套設施尚不完善，市政給水無法滿足鐵路給水站所需的2路水源要求，需要采用二次加壓給水方式，自建給水加壓泵房和消防泵房。當采用合用管網系統(tǒng)時，給水設備與消防給水設備向同一套管網供水，管網環(huán)狀敷設。正常情況下變頻供水設備啟動，滿足用水點生產及生活用水需求；當火災發(fā)生時，消防設備啟動，滿足消防秒流量及壓力要求。

設有旅客列車給水設施的鐵路給水站，由于給水及消防系統(tǒng)所需的最大流量、壓力相近，車站給水和消防可按合用管網設計。合用管網系統(tǒng)布置形式見圖2。

圖2 合用管網系統(tǒng)布置形式（二次加壓）

采用二次加壓給水的車站，由于車站設有獨立的儲水及加壓設施，當市政管網短期停水或市政管網末端壓力不穩(wěn)、不足時，均不影響車站正常給水。但相比市政直供水，增加了儲配水設施，工程投資增加，系統(tǒng)繁雜性有所提高，運營維護成本增加。

利用合用管網系統(tǒng)給水，能夠有效減少室外給水管道工程量，減少室外不同管線、線纜的交叉，減小綜合管溝截面尺寸，降低施工難度，縮短工期，節(jié)省工程投資，同時減少后期運營維護工作量。

2.2 獨立管網系統(tǒng)

獨立管網系統(tǒng)指生活給水和消防給水分別采用獨立的管網。

2.2.1 市政直供水

對于無需設置旅客列車上水設施的鐵路給水站，例如鐵路物流中心，通常站內生產、生活用水秒流量小于最大消防秒流量。當市政直供水無法滿足消防要求，但可滿足站內用水需求時，生產、生活用水可由市政管網直供，同時在站內設置獨立的消防系統(tǒng)。獨立管網布置形式見圖3。

圖3 獨立管網布置形式（市政直供）

以鐵路物流中心為例，其特點為占地面積較大，各功能區(qū)劃分明顯，作業(yè)區(qū)與生活區(qū)分開設置，生活區(qū)房屋布置相對集中，作業(yè)區(qū)物流倉庫、堆場等大型建（構）筑物無用水要求或用水量少，無旅客列車給水等集中用水設施，但消防要求較高，此類給水站宜采用給水管道與消防管道分系統(tǒng)設置［10］，生產、生活給水管網可支狀敷設。

鐵路物流中心的消防控制點一般為倉庫、堆場等建（構）筑物，根據其體積、類型、貨物種類等因素不同，設置滿足其室外消防要求的消防水池及消防泵房，室外消防管道沿消防車道環(huán)狀敷設。當有室內消防需求時，可將室內外消防泵房合設，以減少泵房數量；當2個或2個以上建（構）筑物需要室內消防，且相互距離較遠時，室內外消火栓管網可合用［11］，從而有效減少室外埋地管道工程量，此時室外埋地消防管道管徑需滿足室內外消火栓最大秒流量之和，環(huán)狀敷設。

2.2.2 二次加壓給水

動車段（所）、存車場等給水站占地面積較大，一般設在用地資源不緊張、地價較便宜的市郊地帶，或位于市政管網末端，市政給水壓力不足，或靠近主供水管道，自市政主干管引水需要大量市政協(xié)調工作，不易實現，需鐵路長距離鋪管至市區(qū)內的干管分支接管。因此，此類給水站的市政給水條件通常不理想。

動車段（所）、存車場等給水站出于運輸組織需求，均設有旅客列車給水設施［12］。旅客列車給水設施最小服務水頭要求從軌頂算起20 m［9］，此時市政直供水無法滿足車站用水需求，車站需自建清水池和給水二次加壓設施，給水管道在站內環(huán)狀敷設，保證生產生活用水及旅客列車上水所需的給水壓力及流量。

動車段（所）、存車場等給水站內設有動車存車線、停放線、整備線等，要求每隔2條線在線路間設置消火栓，消防秒流量20 L/s，水槍充實水柱10 m（從軌頂算起）［8］。由于存車線數量多，消防管道沿存車線環(huán)狀敷設，且每隔2股道設置1排，消防管道數量多，管道內存水量大。

當存車線與生活房屋、客車整備庫等用水點分區(qū)域布置、存車線附近未設或少設有生產生活用水設施時，若采用給水與消防合用管網，則存車線區(qū)域管道內大量存水，長期不流動，水質易發(fā)生變化，會對給水水質產生影響。此時，設置獨立的消防系統(tǒng)，使消防管道與給水管道相互獨立，可避免因消防管道中長期存水引起水質變化影響生活給水水質。

獨立管網布置形式見圖4。

圖4 獨立管網布置形式（二次加壓）

3 結論

分析鐵路車站給水及消防系統(tǒng)設計方案，重點分析了不同給水站的給水及消防系統(tǒng)設置形式，總結了適用于不同條件的鐵路車站給水及消防系統(tǒng)，為今后新建鐵路車站的給水及消防系統(tǒng)設計提供參考。

（1）對于任何需要用水的鐵路車站，當車站周圍市政給水條件可滿足車站生活用水或消防用水需求時，應優(yōu)先選擇市政直供水方式，減少或取消給水機械、消防設備的設置，在確保系統(tǒng)安全可靠的基礎上，提高工程經濟性，達到鐵路建設節(jié)能減排、經濟環(huán)保的目的。

（2）對于最大消防用水量與生活用水量相差較大的鐵路車站，為保證室外給水系統(tǒng)的安全性及消防系統(tǒng)的可靠性，應采用生活與消防獨立管網設置。當市政直供水可同時滿足車站生活用水及消防用水要求時，也可采用生活與消防給水共用管網系統(tǒng)，以提高工程建設經濟性，減少運營過程中機械設備的維護成本。

（3）對于鐵路給水站，當車站占地面積較大，且消防要求較高并需要全區(qū)域覆蓋，但生活用水量較小或用水點集中時，如鐵路物流基地、鐵路存車場等，應盡量采用生活與消防獨立管網設置，以保證生活用水供水水質，提高給水安全性。根據室內消防設置情況，可酌情考慮室內外消防合用管網。

（4）對于鐵路給水站，當車站平面布局緊湊，用水點與消防點相互交叉，如設有旅客列車給水系統(tǒng)的鐵路客運站，可采用室外給水及消防系統(tǒng)合用管網，保證給水、消防2套系統(tǒng)安全可靠的同時，降低工程造價，縮短工期，降低維管難度。

（5）當室外給水及消防系統(tǒng)合用管網供水時，應對車站給水運營管理人員進行崗前培訓，以同時滿足給水及消防設施運維資質條件，或由運營單位對維管人員進行合理的權責劃分，以保證合用管網可得到長期有效的維護管理，維持系統(tǒng)安全可靠運行，滿足車站生活給水及消防要求。條件允許時，也可考慮委托社會資源進行維護保養(yǎng)，以減輕運營單位工作壓力。

（6）傳統(tǒng)的室外給水及消防系統(tǒng)相互獨立的管網可滿足鐵路車站對于給水、消防的安全性與可靠性要求，而設計合理的合用管網，在保證車站給水與消防安全可靠的同時，能夠有效減少工程消耗，降低成本，從而提高車站建設的經濟價值。